IBM anuncia computador quântico tolerante a falhas para 2029

Inform?tica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/06/2025

Computador qu?ntico tolerante a falhas

A IBM anunciou que est? a caminho de fabricar um computador qu?ntico tolerante a falhas at? o ano de 2029.

Os avan?os para isso est?o descritos em dois artigos cient?ficos e um roteiro de desenvolvimento divulgados pela empresa - os dois artigos cient?ficos ainda n?o foram revisados pelos pares.

"A IBM tem o caminho mais vi?vel para concretizar a computa??o qu?ntica tolerante a falhas. At? 2029, entregaremos o IBM Quantum Starling, um computador qu?ntico de larga escala e tolerante a falhas, capaz de executar circuitos qu?nticos compostos por 100 milh?es de portas qu?nticas em 200 qubits l?gicos. Estamos construindo esse sistema em nossa hist?rica instala??o em Poughkeepsie, Nova York," anunciou a empresa.

O caminho rumo a computadores qu?nticos de larga escala, ou supercomputadores qu?nticos, trope?a em tr?s desafios fundamentais: A escalabilidade, que envolve o aumento do n?mero de qubits, a toler?ncia a falhas, para que as fr?geis opera??es qu?nticas n?o comprometam a qualidade dos resultados, e a corre??o de erros, para evitar que pequenos erros dos fr?geis qubits multipliquem-se conforme os c?lculos avan?am ao rodar os programas. As tr?s coisas juntas limitam as m?quinas atuais a computadores de pequeno porte, com um n?mero n?o muito grande de qubits.

A IBM anunciou que est? trabalhando em duas frentes: Um melhor corretor de erros e um sistema preventivo, que evita que os erros impactem o processamento, o que se traduz na pr?tica na constru??o de um sistema tolerante a falhas.

Para isso, a empresa usar? qubits supercondutores mais espa?ados - uns mais longe dos outros - para gerar menos interfer?ncia m?tua e, assim, minimizar a gera??o de erros. Na verdade, ? ideia ? construir cada qubit em seu pr?prio chip. E a empresa afirma que j? possui os mecanismos para conectar esses diferentes chips, permitindo que o Starling seja maior e capaz de executar programas mais complexos do que seus antecessores.

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Qubits l?gicos

A empresa tamb?m apresentou uma nova arquitetura de software para combinar os qubits f?sicos em qubits l?gicos, chamada c?digo qLDPC, sigla em ingl?s para "c?digos de verifica??o de paridade de baixa densidade qu?ntica". Os bits de paridade s?o usados desde os prim?rdios da computa??o, consistindo em uma esp?cie de verifica??o c?clica de redund?ncia (CRC) de um bit. A IBM agora desenvolveu um mecanismo similar que funciona em um sistema qu?ntico.

Enquanto cada qubit f?sico ser? uma unidade de hardware bem isolada em seu pr?prio chip, podendo ser programada e acoplada a outros qubits de forma control?vel, um qubit l?gico ? uma unidade de informa??o codificada formada a partir de um ou mais qubits f?sicos, dependendo do c?digo de corre??o de erros qu?nticos.

A grande vantagem ? que cada qubit l?gico dotado da arquitetura qLDPC precisa de menos qubits f?sicos para operar, tornando a corre??o de erros mais r?pida e os chips menores e mais f?ceis de fabricar.

Entra em cena, ent?o, o terceiro mecanismo, um decodificador para corre??o de erros. "Apresentamos a primeira arquitetura de decodificador precisa, r?pida, flex?vel e compacta. Ela pode ser instalada em um FPGA ou ASIC, componentes cl?ssicos onipresentes hoje em dia. Essa t?cnica de decodifica??o, chamada Relay-BP, alcan?a uma redu??o de 5 a 10 vezes em rela??o a outros decodificadores l?deres e mostra que n?o precisamos usar grandes quantidades de computa??o de alto desempenho para realizar a decodifica??o necess?ria para computa??es qu?nticas tolerantes a falhas," anunciou a empresa.

"Esses s?o sonhos cient?ficos que se tornaram engenharia," anunciou Jay Gambetta, pesquisador da IBM.

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Computador qu?ntico IBM Starling

Juntando tudo, a empresa promete para 2029 um computador qu?ntico:

• Tolerante a falhas: Erros l?gicos s?o suprimidos o suficiente para rodar algoritmos significativos.
• Endere??vel: Qubits l?gicos individuais podem ser preparados ou medidos ao longo da computa??o.
• Universal: Um conjunto universal de instru??es qu?nticas aplicado aos qubits l?gicos.
• Adapt?vel: As medi??es ser?o decodificadas em tempo real e poder?o alterar instru??es qu?nticas subsequentes.
• Modular: O hardware ser? distribu?do por um conjunto de m?dulos substitu?veis, conectados quanticamente.
• Eficiente: Algoritmos significativos poder?o ser executados com recursos f?sicos razo?veis.

O roteiro de desenvolvimento prev? que o Starling tenha 100 milh?es de portas l?gicas qu?nticas agrupadas em cerca de 200 qubits l?gicos. Dentro de cada qubit l?gico, v?rios qubits trabalham juntos como uma ?nica unidade computacional resiliente a erros - o recorde de qubits l?gicos atual ? de 50, pertencente a uma colabora??o entre a empresa Quantinuum e a Microsoft.

Em tese, um computador qu?ntico tolerante a falhas dessa magnitude, com centenas de qubits l?gicos, poder? realizar de centenas de milh?es a at? bilh?es de opera??es por segundo, o que, como alega a empresa, o tornar? capaz de lidar com problemas pr?ticos, como a descoberta de medicamentos, desenvolvimento de novos materiais, estudo de rea??es qu?micas etc.

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